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GRK 1582:  Fluorine as Key Element: Discovering Innovative Synthetic Concepts to Generate Novel Molecules with Unique Properties

Subject Area Molecular Chemistry
Term from 2009 to 2018
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 99919608
 
Final Report Year 2019

Final Report Abstract

Fluor nimmt aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften unter den Elementen des chemischen Periodensystems eine Sonderrolle ein. Seine Besonderheiten verleihen chemischen Verbindungen, die daraus synthetisiert bzw. mit Fluorsubstituenten modifiziert werden, besondere Eigenschaften. Die Fluorchemie ist ein wichtiger Teilbereich der chemischen Industrie und ermöglichte die Entwicklung zahlreicher neuer Materialien und Wirkstoffe, die aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken sind. Die besonderen Eigenschaften von Fluor erfordern spezielle Methoden und Strategien zur Darstellung seiner Verbindungen. Trotz der hohen Praxisrelevanz ist die Anzahl von Arbeitsgruppen in Deutschland, die sich überwiegend mit Fluorchemie beschäftigen, sehr gering. Zudem ist Fluorchemie kein zentraler Bestandteil des Ausbildungsprogramms für Chemiker an deutschen Hochschulen. Konzepte und Methoden der Fluorchemie sowie viele experimentelle Techniken zur gezielten Einführung fluorierter Funktionalitäten und zur sicheren Handhabung fluorierter Verbindungen sind den meisten Studierenden fremd. Um dem entgegenzuwirken und weiter zukunftsweisende Forschung auf Gebieten der Fluorchemie auf international führendem Niveau zu ermöglichen, wurde 2009 das Gruduiertenkolleg „Fluor als Schlüsselelement“ gegründet. Berlin galt schon lange als Zentrum der deutschen Fluorchemie. Es gibt hier eine ungewöhnlich hohe Anzahl von Arbeitsgruppen, die an unterschiedlichen Aspekten der Fluorchemie forschen. Bereits bei Antragstellung zur Einrichtung des GRK 1582 befassten sich an FUB und HUB mehr als 12 Arbeitsgruppen mit Fluorchemie. Während der ersten Förderperiode sind noch weitere Arbeitsgruppen, auch an der TUB, hinzugekommen, die die Eigenschaften fluorierter Verbindungen durch vielfältige Methoden untersuchen. Die Bündelung der Expertise, die von der Synthese von Elementfluoriden über die Katalyse, Theorie bis hin zur Materialforschung und biologischen Chemie reicht, bildete eine ideale Plattform für die Etablierung eines Ausbildungsprogramms. Von 2009–2018 haben 20 Arbeitsgruppen an drei Berliner Universitäten im GRK gearbeitet. Der Fokus der Forschungsprojekte lag auf der Erarbeitung neuer synthetischer Zugangsmöglichkeiten zu fluorhaltigen Molekülen und auf der Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Durch intensive Kooperationen und interdisziplinäre Promotionsprojekte waren die wissenschaftlichen Teilbereiche eng miteinander verknüpft. 81 Studierende haben im GRK promoviert und ein umfassendes Verständnis der Eigenschaften fluorierter Verbindungen erlangt. Ein Kernelement des Graduiertenkollegs waren die Kollegseminare. Insgesamt 140 namhafte Wissenschaftler/innen aus 21 Ländern und allen Gebieten der Fluorchemie waren bei diesen Seminaren unsere Gäste und haben über ihre aktuellen Forschungsprojekte berichtet bzw. im Rahmen von Ringvorlesungen wichtige Grundlagen der Fluorchemie vermittelt. Persönliche Gespräche und wissenschaftliche Diskussionen über Forschungsergebnisse führten zu einem intensiven Austausch der Studierenden mit Gästen. Feste Bestandteile der Kollegseminare waren Vorträge von Gästen aus der Industrie sowie Ergebnisberichte der Promovierenden zum Stand ihrer Promotionsprojekte. Das Ausbildungsprogramm wurde ergänzt durch die einmal jährlich stattfindenden Workshops, die von Promovierenden selbständig organisiert wurden. Die Gründung des „Solvay-Fluor-Laboratoriums“ ermöglichte es akademische Grundlagenforschung mit industriell relevanten Themen zu verknüpfen. In enger Zusammenarbeit mit den beiden Dachorganisationen für Graduiertenprogramme, der Dahlem Research School und der Humboldt Graduate School, haben sich unsere Studierenden wichtige Schlüsselqualifikationen angeeignet, die auf die nächsten Karriereschritte in Akademie und Industrie vorbereiteten. Internationale Stellenausschreibungen, zahlreiche Auftritte von Studierenden und ArbeitsgruppenleiterInnen bei Konferenzen sowie mehr als 280 Publikationen des GRK haben zu einer weltweiten Sichtbarkeit geführt. Die interdisziplinäre Ausrichtung des Kollegs und die vielen durch die Antragsteller etablierten Kooperationen mit international führenden Wissenschaftler/innen führten zu erfolgreichen Zusammenarbeiten. Eine international ausgerichtete, interdisziplinäre Ausbildung zum Thema Fluorchemie wurde etabliert, die nun im Rahmen einer Vorlesungsreihe zu Grundlagen der Fluorchemie, ebenso wie ein Praktikums-Modul zur Vermittlung wichtiger Arbeitstechniken in die Chemie-Masterausbildung von FUB und HUB fest integriert werden konnten. Die Finanzierung dieses Graduiertenkollegs durch die DFG ermöglichte nicht nur, dass die internationale Sichtbarkeit von Berlin als Zentrum der Fluorchemie im internationalen Maßstab klar manifestiert werden konnte, sondern auch generell die Fluorchemie in Deutschland gestärkt und um viele professionell ausgebildete Absolventen bereichert wurde.

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